【正文】 直接編制目標程序，但工作量大，易出錯。自動編程時，可以手工編制源程序，再通過計算機從源程序自動產(chǎn)生目標程序，這樣做簡單方便，工作量大為減小。 ? 編譯程序是針對加工對象事先編好存放在計算機中的系統(tǒng)軟件，包括前置處理程序和后置處理程序兩大模塊，大多是用高級語言(FORTRAN)開發(fā)的。 ? 前置處理程序對源程序中表示零件的幾何信息、刀具運動軌跡語句等進行編譯，得到刀具位置數(shù)據(jù)文件。由于這部分處理不涉及具體 NC機床的指令形式和輔助功能，因此具有通用性；后置處理程序將刀具位置數(shù)據(jù)再編譯成特定的機床數(shù)控指令，因為不同的機床功能不同，所以后置處理程序是不通用的。 由此可見，經(jīng)過數(shù)控程序系統(tǒng)處理后輸出的程序才是控制 NC機床的零件加工程序。整個NC自動編程的過程如圖 420所示。從圖 420中可見，為實現(xiàn)自動編程，數(shù)控自動編程語言和數(shù)控程序系統(tǒng)是兩個重要的組成部分。 ?2) 數(shù)控語言及源程序的編寫 ? (1) APT語言系統(tǒng)的特點： ? 用 APT語言編寫的零件源程序接近英語自然語言，具有和英語相類似的詞匯，書寫方法也類同英語習慣，容易為編程人員掌握； APT軟件豐富，處理能力強，適用范圍廣，包括點位直線加工、兩坐標曲線加工直至五坐標空間曲面加工等，有上千種后置處理程序； ? APT編程可靠性高，系統(tǒng)有很強的診斷功能，源程序錯誤可由計算機自行檢查出來。 (2) 書寫零件源程序的步驟 下面以銑削圖 421所示零件為例 ， 說明應用APT語言編寫零件源程序的書寫格式和步驟 。通過這個例子的分析 ， 可以對數(shù)控語言自動編程有一個大致的了解 。 書寫零件源程序的一般步驟如下 。 圖 421 加工零件圖 ? ① 通過 分析零件圖樣 ，明確待加工零件的特征以及加工要求。本例中待加工零件的特征是由直線構成。 ? ② 選擇編程坐標系 。選擇編程坐標系要考慮編程方便，所有幾何元素都必須在所選的坐標系中定義。 ? ③ 給 需要定義的幾何元素 用不同的 標識符命名 并標在圖上，例如圖 421中 Ll、 L LL4等表示直線。 ④ 選擇公差 、 刀具以及起刀點和退刀點的位置并確定走刀路線 。 在書寫刀具運動語句前應把工藝參數(shù)寫在程序里 ， 而且要位于切削運動語句的前面 ， 本例中為 CUTTER/10， TOLER/，SPINDL/2022， CW， FEDRAT/2500。 ⑤ 依照一定的先后順序 ， 寫出各幾何元素的定義語句 ， 如 L1=LINE/P1， P2。 注意幾何元素的名字一定要在使用前預先定義 ， 如 P1=POINT/15， 5； P2= POINT/4， 40。 ⑥ 按加工路線逐段寫出刀具運動語句。在運動語句中用到的幾何元素名字、宏指令名字和加工方法名字等都應預先定義。在書寫刀具運動語句時首先要寫起刀點語句FROM/SETPT，按圖 422所示的走刀路線圖，逐條寫出刀具運動語句。 ? ⑦ 進行相應的后置處理并填入其他語句，如刀具回至起始點 GOTO/SETPT語句，機床停止 STOP語句，零件源程序結束 FINI語句。 ? 源程序寫完后還要進行全面檢查，注意格式是否正確，語句及其中的字是否有遺漏，確認無誤后才能輸入到計算機中進行處理。本例的源程序如下： ? 源程序 注釋 ? PARTNO PLATE 初始化語句，說明加工工件號是 PLATE ? MACHIN/UNI 后處理語句，說明機床控制系統(tǒng)的型號 ? SETPT=POINT/－ 10，－ 1 刀具起始點的坐標 ? P1=POINT/15， 5 由坐標值 X、 Y定義 P1等點的幾何定義語句 ? P2=POINT/4， 40 ? P3=POINT/76， 40 ? P4=POINT/65， 5 ? L1=LINE/P1， P2 過 P1和 P2點定義直線 L1 ? L2=LINE/P2， P3 ? L3=LINE/P3， P4 ? L4=LINE/P4， P1 ? CUTTER/10 銑刀直徑 10 mm ? TOLER/ 加工容差 mm ? SPINDL/2022， CW 主軸正傳，轉速 2022 r/min ? FEDRAT/2500 進給量為 2500 mm/min ? FROM/SETPT 定義刀具起始點 ? GO/TO， L1， TO， L4 刀具從起始點開始以最短距離走到與 L L4相切為止 ? GOLFT/L1， PAST， L2 刀具到達 L1時，相對前一運動的前進方向，向左沿 L1運動直到走過 L2為止 ? GORGT/L2， PAST， L3 ? GORGT/L3， PAST， L4 ? GORGT/L4， PAST， L1 ? GOTO/SETPT 刀具回到起始點 ? STOP 機床停止 ? FINI 零件源程序結束 ? 從上述編程實例可以看出，源程序中包括以下三種語句： ? 幾何語句 ，表示零件幾何形狀的語句。它規(guī)定了定義點、線、圓、平面、圓柱、圓錐、球等幾何體素的表達式。 ? 運動語句 ，描述刀具運動軌跡和順序的語句。 ? 輔助語句 ，說明工藝參數(shù)、加工容差的語句。 ? 注意要先進行幾何定義，然后編寫刀具運動語句。 ? 在幾何定義過程中，如果要引用某幾何元素，則此元素必須已事先定義好。 ?4．圖形交互自動編程技術 ? 1) 編程原理 ? 利用 CAD軟件的圖形編輯功能，將零件圖繪制到計算機上，其幾何形狀數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫中。然后調用數(shù)控編程模塊，通過人機對話的方式選刀具、走刀路徑以及工藝參數(shù)之后，計算機便可自動進行必要的數(shù)學處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在計算機屏幕上動態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡。 這種方法的優(yōu)點是零件的幾何數(shù)據(jù)已經(jīng)在 CAD中建立，省去了像 APT自動編程時人工編寫零件源程序這樣的工作，避免了數(shù)據(jù)重復輸入引起的錯誤。此外，零件能在各種角度下進行屏幕顯示、放大，還可以顯示刀具的運動軌跡，用剖切面來檢查加工情況以便檢查程序中的錯誤。采用交互式數(shù)控編程比用高級語言自動編程大大提高了數(shù)控編程的效率，對降低成本、縮短生產(chǎn)周期有明顯效果。 ?2) 系統(tǒng)組成 ? 目前，計算機輔助圖形自動編程軟件的種類很多，如日本的 FAPT、荷蘭的 MITURN等系統(tǒng)。這些軟件一般由用戶界面、運行控制、數(shù)據(jù)庫管理、幾何造型、刀具軌跡生成、刀具軌跡編輯、刀位驗證、計算機圖形顯示及后置處理等部分組成，如圖 423所示。 ? 計算機輔助圖形自動編程系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫是整個模塊的基礎；用戶界面提供給用戶一個良好的運行環(huán)境；運行控制模塊支持用戶界面所有的輸入方式到各功能模塊之間的接口；幾何造型完成零件幾何圖形的構建，并在計算機內自動形成零件圖形的數(shù)據(jù)文件；計算機圖形顯示包括各種曲面的顯示、 NC加工特征單元的顯示、刀具軌跡顯示、加工過程動態(tài)仿真顯示等； 刀具軌跡生成模塊根據(jù)所選用的刀具及加工方式進行刀位計算，生成數(shù)控加工刀位軌跡；刀具軌跡編輯根據(jù)加工單元的約束條件，對刀具軌跡進行裁剪、編輯和修改；刀位驗證用于檢驗刀具軌跡的正確性，也用于檢驗刀具是否與加工單元的約束面發(fā)生干涉和碰撞，檢驗刀具是否啃切加工表面；后置處理用于生成零件加工程序的 G代碼、進給速度、主軸轉速等。 ?3) 編程步驟 ? 使用計算機輔助圖形自動編程軟件不需要編制零件加工的源程序，用戶界面友好，使用方便、直觀。其編程步驟如下： ? (1) 零件圖樣及加工工藝分析 。這是數(shù)控編程的基礎，目前該項工作仍主要靠人進行，包括分析零件的加工部位，確定有關工件的裝夾位置、工件坐標系、刀具尺寸、加工路線及加工工藝參數(shù)等。 ? (2) 幾何造型采用交互圖形技術在屏幕上 設計零件 ，將所得的零件幾何形狀顯示在屏幕上，由編程人員用標記的方法指定要加工的幾何要素或表面。 ? (3) 刀具軌跡的形成 。先定義刀具的初始位置 (對刀點 )，然后選擇某種走刀路線，系統(tǒng)就能自動確定刀具的加工軌跡，并在屏幕上動態(tài)顯示；若有錯誤，可隨時修改。最后得到刀位數(shù)據(jù)文件或 APT程序。 (4) 生成 NC代碼。 編程人員根據(jù)具體數(shù)控機床指令代碼及程序的格式，先編輯好后置處理文件，則上述刀位文件或 APT程序經(jīng)后置處理器就可生成數(shù)控機床控制器所需的代碼。代碼可存在磁帶或磁盤上，提供給有讀帶裝置或有磁盤驅動器的機床控制系統(tǒng)使用。對于有標準通用接口的機床控制系統(tǒng)，可以和計算機直接聯(lián)機，由計算機將代碼程序直接送給機床控制系統(tǒng)。 ? 5．數(shù)控加工仿真 ? 1) 數(shù)控加工仿真內容 ? (1) 刀位仿真。 這種仿真可在后置處理前進行，主要用于檢查工藝過程中加工順序的合理安排、刀具行程路徑的優(yōu)化、刀具與被加工工件輪廓的干涉，例如銑削時，刀具半徑應小于被切輪廓的最大曲率等。這種仿真一般可采用二維動畫顯示，刀位仿真技術比較成熟而有效，應用普遍。 (2)刀具 、 夾具 、 機床 、 工件間的干涉及碰撞仿真 。 干涉是指兩個元件在相對運動時 ， 一個元件的運動空間受到另一個的影響 。 碰撞是指兩個元件在相對運動時 ， 由于運動空間有干涉而產(chǎn)生碰撞 ， 這種碰撞會造成刀具 、工件 、 機床 、 夾具等的損壞 ， 是絕對不允許的 。 工藝系統(tǒng)由刀具、機床、工件和夾具組成，在加工中心上加工，有換刀和轉位等運動，因此在加工時，應檢查它們之間的干涉。由于加工是一個動態(tài)過程，刀具與工件、夾具、機床之間的相對位置是變化的，工件從毛坯開始經(jīng)過若干工序的加工，在形狀和尺寸上均有變化，因此要進行動態(tài)仿真。動態(tài)仿真多采用三維實體幾何模型仿真，并且要在工 藝系統(tǒng)各組成部分均已確定的情況下進行，難度較大。 ?2) 數(shù)控加工仿真系統(tǒng) ? 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應能檢查 NC程序中的各種編制錯誤，包括程序結構檢查、語法檢查和詞法檢查。另外，還應利用 CAD的圖形軟件對零件、刀具、夾具及部分加工機床進行圖形描述，按照 NC程序的順序進行動態(tài)模擬， ? 實際加工過程在計算機屏幕上顯示出來，檢查因 NC程序的編制錯誤而導致加工過程中的過切、欠切現(xiàn)象以及刀具與夾具的碰撞、刀具與工件的干涉等錯誤。因此，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的功能模塊應有如下 7種。 ? (1) 幾何建模： 描述零件、機床 (包括工作臺或轉臺、托盤、換刀機械手等 )、夾具、刀具等所組成的工藝系統(tǒng)實體。 ? (2) 運動建模： 描述加工運動及輔助運動，包括直線、回轉及其他運動。 ? (3) 數(shù)控程序翻譯 ：仿真系統(tǒng)讀入數(shù)控程序，進行語法分析，翻譯成內部數(shù)據(jù)結構，驅動仿真機床進行加工過程仿真。 ? (4) 碰撞干涉檢查： 檢查刀具與被切工件輪廓的干涉，刀具、夾具、機床、工件之間的運動碰撞等。 ? (5) 材料切除：考慮工件由毛坯成為零件的過程中形狀、尺寸的變化。 ? (6) 加工動畫：進行二維或三維實體動畫仿真顯示。 ? (7) 加工過程仿真結果輸出：輸出仿真結果，進行分析。 ? CAD/CAM集成技術 ? 1. CAD/CAM集成的必要性 ? 集成化是 CAD/CAM技術發(fā)展的一個最為顯著的趨勢。 它是指把 CAD、 CAE、 CAPP、 CAM以至PPC(生產(chǎn)計劃與控制 )等各種功能不同的軟件有機地結合起來， 用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內部信息流的暢通并協(xié)調各個系統(tǒng)有效地運行 (見圖 424)。 圖 424 CAD/CAM集成系統(tǒng)模式 ?2. CAD/CAM系統(tǒng)的組成 ? 如圖 425所示， CAD/CAM系統(tǒng)基本上是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的。硬件系統(tǒng)包括計算機和外圍設備和網(wǎng)絡設備；軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應用軟件 (基礎軟件 )和專業(yè)軟件。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、程序設計語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)。 應用軟件主要包括數(shù)據(jù)庫分析處理軟件、幾何造型系統(tǒng)軟件、圖形處理軟件和有限元分析計算軟件等。專業(yè)軟件則是指針對不同應用領域而開發(fā)的 CAD/CAM軟件產(chǎn)品。 圖 426 產(chǎn)品生產(chǎn)過程及 CAD/CAM過程鏈 ?3. CAD/CAM系統(tǒng)的基本功能 ? CAD/CAM系統(tǒng)的基本功能包括： ? (1)交互圖形輸入及輸出功能； ? (2)幾何建模功能，包括線框建模、表面建模和實體建模； ? (3)物性計算及工程分析功能； ? (4)處理數(shù)控加工信息的功能； ? (5)數(shù)據(jù)管理功能。 ? CAD/CAM系統(tǒng)基本采用人機交互的工作方式。 ?4． CAD/CAM的軟硬件支撐環(huán)境 ? 1) CAD/CAM系統(tǒng)中計算機的配置 ? 根據(jù)系統(tǒng)中采用的計算機類型， CAD/CAM系統(tǒng)一般分為 4種類型： 大型計